钢的弹性模量通常用 E 表示，也称杨氏模量，描述单轴应力—应变曲线在线弹性范围内的斜率。相同应力下，E 越大，弹性应变越小。结构钢计算常采用约 200 GPa 的圆整值；实际取值仍取决于适用设计依据、材料牌号和温度。
200 GPa = 200,000 MPa = 200,000 N/mm²，约等于 2,900 万 psi 或 29,000 ksi。这个数值表示模量，不能当作钢材的强度等级，也不能视为所有交付钢材都保证达到的性能。
从应力与应变理解 E
均匀拉伸试样的工程应力为 σ = F/A₀，工程应变为 ε = ΔL/L₀。F 为力，A₀ 为原始横截面积，L₀ 为原始标距，ΔL 为该标距的伸长量。应变没有量纲，0.001 对应 0.1%。
在合适的弹性直线区间内，E = Δσ/Δε。简化关系 σ = Eε 要求修正后的直线通过原点。曲线出现非线性后，一个固定斜率无法描述整个响应。切线模量采用指定位置的局部斜率，弦线模量采用两个指定点之间的斜率；报告时应说明定义和取值区间。
区分材料模量、强度和构件刚度
屈服强度 描述达到规定永久变形条件时的应力，抗拉强度 则是拉伸试验中的最大工程应力。这两个指标都不能代入 E 的位置。
两种钢的屈服强度可以相差很大，弹性模量却相近。因此，载荷、几何和支承条件相同时，改用高强钢通常不会自动减小弹性挠度。
构件刚度还包含几何因素。轴向刚度为 EA/L；弯曲响应与 EI 有关，其中 I 为相对弯曲轴的截面二次矩。缩短跨度、增加截面高度，对挠度的影响可能远大于 E 的小幅变化。利用高强钢减薄截面时，刚度可能降低，需要分别验算强度和变形。
每个模量值都应附带适用依据
| 数值或来源 | 含义与限制 |
|---|---|
| 下文算例采用 E = 200 GPa | 明确给定的室温结构计算假设，与 SSAB 对常见结构钢的说明一致；实际工程按适用设计标准取值。 |
| Outokumpu Core 304/4301、Core 304L/4307：20°C 时为 200 GPa | 生产商给出的特定产品物理性能数据，不能扩展为全部不锈钢的保证值。 |
| Outokumpu Core 441/4509：20°C 时为 220 GPa | 铁素体产品实例，说明全部不锈钢牌号不宜共用一个固定值。 |
| 实测模量 | 与试样、取样方向、温度、测量方法、拟合区间和测量不确定度相关的试验结果。 |
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名义值或设计值是基于明确工程依据选定的输入，实测值来自特定试验。只有适用规范或协议规定了验收限值，才能讨论交付保证。仅列出屈服强度和抗拉强度的质保书，并不能证明材料的 E 已经过测量。
温度会改变计算输入
Alleima 的 Sanmac 304/304L 钢坯数据表列出以下模量。它们只用于说明该产品的温度变化趋势，不可直接移用到所有碳钢、不锈钢或火灾设计工况。
| 温度（°C） | E（GPa） |
|---|---|
| 20 | 200 |
| 100 | 194 |
| 200 | 186 |
| 300 | 179 |
| 400 | 172 |
| 500 | 165 |
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若弹性模型的其他条件完全相同，仅将 E 从 200 GPa 改为 165 GPa，计算挠度将变为原来的 200/165 ≈ 1.21 倍。这个单因素比较未包含热膨胀、强度变化、约束变化和随时间发展的蠕变。高温设计应另行考虑这些因素，并采用相应材料及设计规范的数据。
算例：轴向伸长
设均匀直杆承受轴向力 F = 10,000 N，横截面积 A = 200 mm²，长度 L = 1,000 mm，E = 200,000 N/mm²。假定载荷通过截面形心、处于室温且保持线弹性。
- 应力：σ = F/A = 10,000/200 = 50 MPa。
- 应变：ε = σ/E = 50/200,000 = 0.00025 = 0.025%。
- 伸长：ΔL = FL/(AE) = 0.25 mm。
截面积增大一倍，伸长减半；长度增大一倍，伸长增大一倍。若换用更高强度、但 E 相同的牌号，弹性伸长保持相同。还需单独核查真实材料是否处于所假定的弹性区间，以上计算不能用于直接确定许用载荷。
算例：梁的弯曲挠度
考虑均匀矩形截面的简支梁，跨中集中力 P = 500 N，跨度 L = 1,000 mm，截面宽度 b = 50 mm，弯曲方向的截面高度 h = 20 mm。采用 E = 200,000 N/mm²、理想支承、小挠度 Euler–Bernoulli 梁模型，忽略剪切挠度和自重。
- I = bh³/12 = 50 × 20³/12 = 33,333.3 mm⁴。
- 跨中挠度：δ = PL³/(48EI) = 1.5625 mm，约 1.56 mm。
- 最大弯矩：M = PL/4 = 125,000 N·mm。
- 最大弯曲应力：σ = M(h/2)/I = 37.5 MPa。
宽度不变，将高度从 20 mm 增至 40 mm，I 将变为原来的 8 倍，计算挠度约为 0.195 mm。此比较保持集中力不变，仍然忽略自重。实际设计还需核查强度、稳定性、连接以及正常使用限值。
测量弹性斜率需要专门控制
ASTM E111-17(2025)e1 涉及蠕变可忽略的弹性条件下的杨氏、切线及弦线模量，其范围不含原点初始切线模量和割线模量。本次核对了公开目录，未审阅付费标准全文。
弹性应变很小，应采用合适的引伸计或经过验证的应变测量系统。横梁位移可能包含机架、夹具及装夹就位产生的位移。对中、标距、力与应变标定、试样尺寸、温度和拟合区间都会影响结果。应执行完整适用方法，避免从带有噪声的任意两点计算 E。
报告宜包含牌号与状态、产品形态、取样方向、试验温度、试样尺寸、应变测量方法、模量定义、应力应变取值区间、结果、单位，以及不确定度或重复性信息。动态或超声方法得到的模量，需要保留各自的方法背景后再与静态拉伸结果比较。
将 E 放回完整的工程检查中
先确认设计规则、实际材料和服役温度，再按所采用依据选择生产商数据或约定试验。统一单位后，还要核查截面几何、支承及载荷工况，才能正确解释变形计算。
关于截面厚度的实际影响，可参考如何选择合适的钢板厚度 ；关于强度要求，可参考如何选择钢材强度牌号 。